균열 매질의 지진파 이방성 및 AVO 특성분석

Thesis (doctoral)--서울대학교 대학원 :지질과학과 지구물리학전공,1996.Docto

In-situ Measurement of Seismic Anisotropy due to Vertical Fractures in the Yangsan Fault Area

수직균열이 남북 방향으로 우세하게 발달되어 있을 것으로 예상되는 양산단층 지역내의 평탄한 논 에서 P파 및 SH파 워커웨이 자료로부터 지하 매질의 이방계수 및 균열밀도를 산출하였다. 균열방향 에 평행인 남북 및 수직되는 동서 방향을 따라 기록된 워커웨이 굴절파 자료는 약 10 m 두께의 미고 결 퇴적층 하부에 평탄한 이4 성 굴절면이 존재하고 있음욜 지시한다. 굴절파 속도로부터 구한 P파 이방계수는 0.054의 비교적 작은 값을 보이며,SH파 이방계수는 0.355에 달한다. P파 이방계수가 이처 럼 작은 값을 보이는 것은 굴절면 하부층의 동포와송 비가 0.448로 매우 높은데 기인하는 것으로 분 석된다. 한편 이들 이방계수 값을 이용하여 구한 수직균열들의 균열밀도는 0.284로 계산되어, 균열이 남북 방향으로 매우 잘 발달되어 있음을 지시한다. Seismic anisotropy and fracture density of subsurface material are computed from both Pand SH-wave walkaway data. The test data were recorded on alluvium in the Yangsan Fault area where vertical fractures are assumed to be aligned in the north-south direction. Refraction events on the walkaway data obtained both perpendicular (east-west) and parallel (north-south) to the fracture orientation indicate that a relatively flat anisotropic refractor exists beneath the unconsolidated sediments of approximately 10 m thick. P- and SH-wave anisotropy is computed to be 0.054 and 0.355, respectively. The relatively small value for the P-wave anisotropy might be due to the high dynamic Poisson's ratio of 0.448. Using the values for seismic anisotropy, fracture density is computed to be 0.284, which indicates that north-south trending fractures are well developed in the refractor.33Nkciothe

Crustal structures in the South and North Bismarck plate and PACMANUS hydrothermal field.

남·북 Bismarck 판은 호주판과 태평양 판 사이의 복잡한 판구조를 보이는 지역에 위치한다. 남·북 Bismarck 판 내부에서는 판구조 활동이 활발하게 일어나 지진의 발생빈도가 높고 활성 및 비활성화산이 많이 존재한다. 한국해양연구원은 Bismarck 해의 서부지역과 동Manus 분지에서 판 경계부의 구조 및 열수구조의 밝히기 위하여 탄성파 탐사를 수행하였다. 탐사결과에 의하면 남·북 Bismarck 판의 경계부에는 주향이동단층대가 발달되어 있으며 이는 판의 경계를 나타내고 있다. PACMANUS 열수하부에는 돔 형태의 구조가 존재하며 이는 마그마 또는 이의 분화과정에서 형성된 지질학적인 구조로 추정된다.2

Fundamental studies on submarine earthquakes and t-wave generation

한국해양연구

Interpretation of Geological Structure of the Jeju Basin According to Volcanic Activity in the South Sea of Korea

남해 제주분지 해역의 퇴적층서 발달 양상과 지질구조를 밝히기 위하여 1,980 line-km의 54 채널 탄성파 자료를 취득하였다. 연구지역의 퇴적분지는 제3기 후열도 분지인 동중국해 북동 해역에 위치하고 있으며, 열개작용에 의해 지구 또는 반지구 구조를 형성하면서 화산활동의 영향을 많이 받았다. 연구지역내 퇴적층의 구조는 열개분지내에 쌓인 열개 이전과 열개와 동시에 쌓인 퇴적층, 그리고 광역 부정합면을 경계로 후열개 퇴적층으로 크게 구분된다. 이 3개의 퇴적층은 하부에서 상부로 가면서 열개 이전에 쌓인 올리고세 층서, 열개와 동시에 쌓인 초기 및 중기 마이오세 층서로 구성된다. 반면에 후열개 퇴적층은 후기 마이오세와 플라이오세-플라이스토세 층서로 구성된다. 제주분지 주변의 탄성파 및 시추자료에 의하면 올리고세-마이오세 퇴적층은 충적층 또는 호수 환경에서 퇴적되었음을 보여준다. 후기 마이오세에 일어난 역전의 지구조 활동 및 이에 연관된 상부층의 침식작용 이후, 제주분지는 플라이오세에 분지가 침강하기 시작하였으며, 결과적으로 천해 해양 환경하에서 퇴적층을 형성하게 되었다.2

Reflection studies on the plate boundaries in the Bismarck microplate and deep tow magnetics on PACMANUS

The North and South Bismarck microplates lie on a complex tectonic region at the convergence of the Australian and Pacific Plates. These microplates show active tectonic movement so that many active and dormant volcanoes exist and earthquakes are frequent. On these plates many hydrothermal plumes have been discovered and many surveys for locating new plumes have been conducted. In the western Bismarck sea, one of the major structural feature is the seismic lineation which is considered as a boundary between the North and South Bismarck microplates, but the nature of this boundary has been poorly known.In 2003, Korea Ocean Research & Development Institute (KORDI) and CSIRO conducted geological and geophysical surveys in the western Bismarck Sea onboard R/V Onnuri. A multichannel seismic survey was adopted to study the crustal structures in the western Bismarck Sea. Seismic system comprises a 2.46-l sleeve gun, a 12-channel streamer with a group interval of 6.25m, and StrataVisor NX seismic recorder. Seismic data were processed using Seismic Unix and GEOVECTEUR. Seismic lines were designed to cross the inferred plate boundaries between the North and South Bismarck microplates. In the southern part of the survey area a fault zone with strike slip faults exists. This fault zone determines plate boundary between the North and South Bismarck microplates. On the section sediment thickness of seamounts is very thin. This implies that the age of their eruption is very young and there is a strong possibility of the existence of hydrothermal vent.Deeptow magnetic survey has been conducted over the PACMANUS hydrothermal vent field. Magnetometer was flown over the four drill sites of ODP Leg 193 at approximately 100-150 m above the sea floor. The deeptow magnetic data show how much better on resolution can be obtained by using such device.1

Diverse Tectonic and Magmatic Conditions along the Plate Boundary of the Bismarck Sea, Papua New Guinea

The backarc spreading in the Bismarck Sea Occurs along a complex set of divergent and transtensional boundaries. The plate boundary in the Bismarck Sea was first delineated by regional seismicity, Bismarck Sea Seismic Lineation(BSSL), which was later divided into discrete segments by Connelly(1974,1976) and Taylor(1975). Most of the past investigations have focused on the eastern side of Bismarck Sea, where numerous hydrothermal vent fields were discovered, including Vienna Woods, PACMANUS, DESMOS and SuSu Knolls. Major tectonic and magmatic events in the eastern Bismarck Sea occur along the Extensional Transform Zone(ETZ), Manus Spreading Center(MSC), Southern Rift(SR) and Southeasrern Rift(SER). On the other hand, the spreading system in the central region, especially along the Western Manus Rift(WMR), and transtensional system further to the west (west Bismarck transform fault, WBFT) have received little attention. This lecture provides a comprehensive view of the backarc spreading system in the Bismarck Sea by reviewing past studies and presenting new observational results, including those obtained PACMANUS hydrothermal vent field, which include deep-ocean drilling and near bottom magnetic observations.1

Potential distribution of marine resources at the Jeju Basin in the South Sea of Korea

연구지역에서 획득한 대표적인 다중채널 탄성파 단면도면을 살펴보면, 기반암 융기대가 매우 평탄하고 강한 반사층리를 보이면서 넓게 분포한다. 그리고 평탄한 기반암은 단층작용에 의해 단층 블록으로 경계되는 열개분지가 발달하였는데, 이 분지는 지구 또는 반지구 열개작용에 의해 형성된 것으로 생각된다. 열개분지 기반암 경계 단층선은 후열개 퇴적층 상부까지 연장되어 발달되었으며, 이는 열개분지가 형성된 이후에도 주 단층선의 단층활동이 활발하게 작용하고 있음을 지시한다. 연구지역내 퇴적층의 구조는 열개분지내에 쌓인 열개 이전과 열개와 동시에 쌓인 퇴적층, 그리고 광역 부정합면을 경계로 후열개 퇴적층으로 크게 구분된다. 이 3개의 퇴적층은 하부에서 상부로 가면서 올리고세, 초기 및 중기 마이오세 층서로 구성된다. 이들의 탄성파 퇴적상을 살펴보면 하부층이 불연속적이고 혼탁상의 특징을 보이는 쐐기 형태로 분포하는 반면에, 상부층은 연속성이 비교적 양호한 혼탁형의 특징을 보인다. 후열개 퇴적층서는 후기 마이오세와 플라이오세-플라이스토세 층서로 구성된다. 이들의 퇴적상은 평탄하고 연속성이 좋은 반사층리가 광역적으로 분포하며, 하부에서 상부 퇴적층으로 가면서 평행한 반사층리로 변한다. 반사층리 진폭 특징을 살펴보면 하부의 강한 반사 진폭에서 상부로 가면서 점차 약한 진폭으로 바뀐다. 더불어 반사 주기는 하부에서 상부로 가면서 저에서 고 반사주기의 특징을 보이는데, 이는 암상 및 퇴적환경의 변화가 시대적으로 변해 왔음을 시사한다. 또한 석유부존 가능성을 살펴보면, 한일공동개발구역(JDZ, Joint Development Zone)에서는 두꺼운 퇴적층의 분지가 발달되어 있어 탄화수소 자원의 매장 가능성이 높지만 연구지역은 많은 화성활동의 증거가 탄성파 단면도에 나타나 석유 배태 조건을 어렵게 만들고 있다. 그러나 배사구조, rollover 구조, 단층, 부정합 등 다양한 형태의 집적구조가 발달되어 있고 천부가스 진폭이상 등의 간접적인 탄화수소 지시자도 확인된다. 따라서 퇴적층이 두껍게 퇴적되어 있는 소분지에서 경사진 면을 보이는 불연속면 하부의 퇴적층 및 단층에 의해 이루어진 구조 등에서 시추를 실시하면 좋은 결과를 얻을 것으로 사료된다.2

Structural Interpretation from Seismic Data in the South Sea of Korea

To investigate the geological structure based on the analysis of seismic, gravity and magnetic exploration data in the South Sea of Korea, we acquired 54-channel seismic and Chirp shallow seismic data, and magnetic and gravity data of 1,980 line-km as well as core sediments to analyze geological structure and the potential distribution area of marine resources. The study area lies at the northeastern part of the East China Sea Trough, a Tertiary back-arc basin. In this area there are transition zones such as the East China Sea Trough and Korea Strait straddled the boundary of Korea and Japan. Average water depth in the study area is about 100 m. KNOC drilled 11 exploratory wells in the study area and nearby on adjacent blocks. The sedimentary basin is formed by the graben and/or half-graben basin as rifted activities. Since basin subsidence was more widespread during the Oligocene-Early Miocene, the East China Sea Trough was formed as a single large basin. The sedimentary sequences were generally deposited in coastal plain to marginal marine environments. The sandstones are mainly channel deposits with some tidal influence. The sedimentary basin is composed of pre-rift, syn-rift and post-rift sediments bounded by regional unconformity. The pre-rift and syn-rift sediments consist of Eocene, Oligocene, early Miocene and middle Miocene sequence, whereas the post-rift sediments consist of late Miocene and Plio-Pleistocene sequences.1

Crustal Structure of the Continental Margin of Korea in the East Sea: Results From Deep Seismic Sounding

Despite the various opening models of the southwestern part of the East Sea (Japan Sea) between the KoreanPeninsula and the Japan Arc, the continental margin of the Korean Peninsula remains unknown in crustal structure. Asa result, continental rifting and subsequent seafloor spreading processes to explain the opening of the East Sea have notbeen adequately addressed. We investigated crustal and sedimentary velocity structures across the Korean margin into theadjacent Ulleung Basin from multichannel seismic reflection and ocean bottom seismometer data. The Ulleung Basinshows crustal velocity structure typical of oceanic although its crustal thickness of about 10 km is greater than normal.The continental margin documents rapid transition from continental to oceanic crust, exhibiting a remarkable decrease incrustal thickness accompanied by shallowing of Moho over a distance of about 50 km. The crustal model of the marginis characterized by a high-velocity (up to 7.4 km/s) lower crustal (HVLC) layer that is thicker than 10 km under theslope base and pinches out seawards. The HVLC layer is interpreted as magmatic underplating emplaced duringcontinental rifting in response to high upper mantle temperature. The acoustic basement of the slope base shows anigneous stratigraphy developed by massive volcanic eruption. These features suggest that the evolution of the Koreanmargin can be explained by the processes occurring at volcanic rifted margins. Global earthquake tomography supportsour interpretation by defining the abnormally hot upper mantle across the Korean margin and in the Ulleung Basin.33Nkciothe